Denna konstnärs intryck visar hur det binära systemet VFTS 243 skulle kunna se ut om vi observerade det på nära håll. Systemet, som ligger i Tarantelnebulosan i det stora magellanska molnet, består av en het, blå stjärna med 25 gånger solens massa och ett svart hål, som är minst nio gånger solens massa. Storleken på de två binära komponenterna är inte skalenlig:i verkligheten är den blå stjärnan cirka 200 000 gånger större än det svarta hålet. Observera att "linseffekten" runt det svarta hålet endast visas i illustrationssyfte, för att göra detta mörka föremål mer märkbart i bilden. Systemets lutning gör att vi, när vi tittar på det från jorden, inte kan observera det svarta hålet som förmörkar stjärnan. Kredit:Kredit:ESO/L. Calçada
Ett team av internationella experter som är kända för att avslöja upptäckter av svarta hål har hittat ett vilande svart hål av stjärnmassa i Stora Magellanska molnet, en galax som gränsar till Vintergatan. Teamet inkluderar Kareem El-Badry – smeknamnet av andra astronomer som "förstöraren av det svarta hålet" – från Center for Astrophysics | Harvard &Smithsonian (CfA).
"För första gången samlades vårt team för att rapportera om en upptäckt av svarta hål, istället för att avvisa en", säger studieledare Tomer Shenar, en Marie-Curie-stipendiat vid Amsterdams universitet i Nederländerna.
Teamet fann att stjärnan som gav upphov till det svarta hålet försvann utan några tecken på en kraftig explosion.
"Vi identifierade en nål i en höstack", säger Shenar. Även om andra liknande svarta hålskandidater har föreslagits, hävdar teamet att detta är det första "vilande" svarta hålet med stjärnmassa som otvetydigt har upptäckts utanför Vintergatans galax. Verket publicerades idag i tidskriften Nature Astronomy.
Stjärnmassasvarta hål bildas när massiva stjärnor når slutet av sina liv och kollapsar under sin egen gravitation. I ett binärt system, ett system av två stjärnor som kretsar runt varandra, lämnar denna process ett svart hål i omloppsbana med en lysande medföljande stjärna. Det svarta hålet är "vilande" om det inte avger höga nivåer av röntgenstrålning, vilket är hur sådana svarta hål vanligtvis upptäcks.
Upptäckten gjordes tack vare sex års observationer som gjorts med European Southern Observatorys (ESO:s) Very Large Telescope (VLT).
"Det är otroligt att vi knappt känner till några vilande svarta hål, med tanke på hur vanliga astronomer tror att de är", förklarar medförfattaren Pablo Marchant vid KU Leuven. Det nyfunna svarta hålet är minst nio gånger solens massa och kretsar kring en het, blå stjärna som väger 25 gånger solens massa.
Vilande svarta hål är särskilt svåra att upptäcka eftersom de inte interagerar mycket med sin omgivning.
"I mer än två år nu har vi letat efter sådana svarta hål-binära system", säger medförfattaren Julia Bodensteiner, forskare vid ESO i Tyskland. "Jag blev väldigt exalterad när jag hörde talas om VFTS 243, som enligt min mening är den mest övertygande kandidaten som rapporterats hittills."
Tarantelnebulosan, som lyser starkt omkring 160 000 ljusår bort, är den mest spektakulära egenskapen hos det stora magellanska molnet, en satellitgalax till Vintergatan. Den här bilden från VLT Survey Telescope vid ESO:s Paranal-observatorium i Chile visar regionen och dess rika omgivningar i detalj. Den avslöjar ett kosmiskt landskap av stjärnhopar, glödande gasmoln och de utspridda resterna av supernovaexplosioner. Kredit:Kredit:ESO
För att hitta VFTS 243 sökte samarbetet igenom nästan 1 000 massiva stjärnor i Tarantelnebulosområdet i det stora magellanska molnet, och letade efter de som kunde ha svarta hål som följeslagare. Att identifiera dessa följeslagare som svarta hål är extremt svårt, eftersom det finns så många alternativa möjligheter.
"Som en forskare som har avslöjat potentiella svarta hål de senaste åren, var jag extremt skeptisk till denna upptäckt", säger Shenar.
Skepsisen delades av CfA-medförfattaren El-Badry, som Shenar kallar "förstöraren av det svarta hålet". En ny Harvard Magazine berättelsen kallar på samma sätt El-Badry för en "debunker för svart hål."
"När Tomer bad mig att dubbelkolla hans fynd, hade jag mina tvivel. Men jag kunde inte hitta en rimlig förklaring till data som inte involverade ett svart hål", förklarar El-Badry.
Upptäckten ger också teamet en unik inblick i de processer som följer med bildandet av svarta hål. Astronomer tror att ett svart hål med stjärnmassa bildas när kärnan i en döende massiv stjärna kollapsar, men det är fortfarande osäkert om detta åtföljs av en kraftig supernovaexplosion eller inte.
"Stjärnan som bildade det svarta hålet i VFTS 243 verkar ha kollapsat helt, utan några tecken på en tidigare explosion", förklarar Shenar. "Bevis för detta "direkt kollaps"-scenario har dykt upp nyligen, men vår studie ger utan tvekan en av de mest direkta indikationerna. Detta har enorma konsekvenser för ursprunget till sammanslagningar av svarta hål i kosmos."
Det svarta hålet i VFTS 243 hittades med sex års observationer av Tarantula-nebulosan av instrumentet Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) på ESO:s VLT. FLAMES tillåter astronomer att observera mer än hundra objekt samtidigt, en betydande besparing av teleskoptid jämfört med att studera varje objekt ett efter ett.
Trots smeknamnet "svarta håls polis" uppmuntrar teamet aktivt granskning och hoppas att deras arbete kommer att möjliggöra upptäckten av andra stjärnmassiga svarta hål som kretsar kring massiva stjärnor, av vilka tusentals förutspås existera i Vintergatan och i Magellanska molnen .
"Självklart förväntar jag mig att andra inom området ska gå igenom vår analys noggrant och försöka laga alternativa modeller," säger El-Badry. "Det är ett väldigt spännande projekt att vara med i." + Utforska vidare
